DE1640202A1 - High performance discharge device with vacuum gap - Google Patents
High performance discharge device with vacuum gapInfo
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Description
PaÄrtiaB·13 1640202 PaÄrtiaB · 13 1640202
i221i221
General Electric Companyv 1 River Road, S2*ißnectady N*Y OSA Hochleistunga-Entladungsgeräi; mit VakuumspaltGeneral Electric Company v 1 River Road, S2 * ißnectady N * Y OSA high power discharge equipment; with vacuum gap
Die Erfindung betrifft Hochstromgeräte mit Vakuumspelt nach Art eines auslösbaren Vakuumschalterss zur Erzielung sehr großer Stromstärken und Leistungen-,The invention relates to high-current devices with Vakuumspelt manner of a triggerable vacuum switch s in order to achieve very high current strengths and Services-,
Auslösbare Geräte mit Vakuumspalt, mit dessen Hilfe das bisherige Problem der Instabilität und der ungleichförmigen Durchschlagsspannungen umgangen wird, werden heute häufig angewendet» Sie bisherigen Vakuumschalter und die übrigen Geräte mit auslösbarem Vakuumspalt sind für die Handhabung großer Leistungen nur beschr? xkt brauchbar, insbesondere können eis keine Ströme im Bereich von einigen 100 000 A führen, weil die üblichen Anoden einem sie zerstörenden Schmelzvorgang unterliegen» der durch die Bildung intensiver Anodenbrennfleoke hervorgerufen wird, die die Pußpunkte der einzelnen zwischen der Katode und Anode vorhandenen, elektrischen Bögen sind« In Spalten mit eng benachbarten Elektroden tritt dieser zerstörende Vorgang auch an dar Katode auf, obwohl dies kein so ernstes Problem wie das Schmalzen der Anode darstellt οTriggerable devices with vacuum gap, with the help of which the previous problem of instability and non-uniformity Breakdown voltages bypassed are common today applied »you previous vacuum switch and the rest Devices with a releasable vacuum gap are only restricted for handling high capacities. xkt useful, in particular Can't conduct currents in the range of a few 100,000 A, because the usual anodes can destroy them The melting process is caused by the formation of intense anode fumes that affect the puss points of the individual electrical arcs present between the cathode and anode are in gaps with closely spaced electrodes this destructive process also occurs at the cathode, though this is not as serious a problem as the anode waxing ο
Bei einem Gerät mit Vakuumspalt sind gemäß der Erfindung swei mehrere parallele Vakuumspalte begrenzende Primärelektroden vorgesehen, die innerhalb ainer evakuierten Hülle untergebracht und kammartig miteinander verzahnt sind» Während der Bogenbildung ist die Hülle im wesentlichen mit einemIn a device with a vacuum gap are according to the invention Two primary electrodes delimiting parallel vacuum gaps are provided, which are inside an evacuated envelope are housed and interlocked like a comb
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Elektronen-Ionenplasma gefüllt, daa eine unendliche Zahl. stromführender Bahnen herstellt, von denen keine eine solche Stromdichte aufweist„ daß sie ein Schmelzen der Anode oder Katode verursacht. --.·.Electron-ion plasma filled, there an infinite number. produces current-carrying tracks, none of which has such a current density "that they melt the anode or Cathode caused. -. ·.
Bei einer weiteren Aueführungefora der Erfindung bildet eine Primärelektrode mehrere nach außtn ragende, radiale Rippen, die in ihrer Mitte an einem Pfosten festgemacht sind, während die andere Primärelektrode mehrere nach innen ragende, radiale Rippen aufweist, die zwischen den nach außen ragenden Rippen kaamartig eingreifen und an ihren Außenrändern miteinander in Verbindung stehen, so daß ein elektrisch einheitlicher Elektrodenaufbau gebildet ist.In a further embodiment of the invention, one primary electrode forms a plurality of outwardly projecting , radial ribs which are fastened in their center to a post, while the other primary electrode has a plurality of inwardly projecting, radial ribs which engage between the outwardly projecting ribs like a cam are in communication with one another at their outer edges, so that an electrically uniform electrode structure is formed.
Bei der einen Art AusfUhrungsformen sind die Elektroden ortsfest nebeneinander gestellt, so daß mehrere bleibende Spalte begrenit werden) der Strom wird zwischen den beiden Primärelektroden dadurch in Gang, gesetzt, daß eine zugehörige Auslösevorrichtung Impulse abgibt und in den Primärspalten ein geladenes Elektronen-Ionenplasma injiziert, ao daß ein Durchschlag auftritt„In one type of embodiment, the electrodes are stationary placed side by side so that several remaining gaps are limited) the current is between the two primary electrodes set in motion by an associated triggering device emitting pulses and in the primary gaps injected a charged electron-ion plasma, ao that a Breakdown occurs "
Bei einer weiteren Art AusfUhrungsformen sind die Elektrodenanordnungen zueinander verschiebbar, da die mittlere Elektrode relativ zur äußeren entweder in Längsrichtung bewegt oder gedreht werden kann- In allen Fällen wird ein Plasma zur Ausbildung einer Leitungsbahn zwischen den Primärelektroden durch den Bogen hergestellt, der beim Unterbrechen des Stromkreises gezogen wird und das Elektrodenmaterial verdampft und ionisiert-. Bei der Trennung der beiden Elektroden wird der anfängliche Bogen gezogen, der sich schnell über die zahlreichen parallelen Flächen der Elektrodenanordnungen verteilt, so daß das die Elektroden enthaltende, evakuierte Volumen schnell mit einem Elaktronsn-Ionenplascia gefüllt wird, das einen starken Strom leitet* bis die Stromstärke O erreichtIn another type of embodiment, the electrode assemblies are displaceable to one another, since the middle electrode is either moved longitudinally or rotated relative to the outer one - In all cases a plasma is used to form a conductive path between the primary electrodes produced by the arc drawn when the circuit is broken and the electrode material evaporates and ionized-. When separating the two electrodes will the initial arc drawn, which quickly spreads over the numerous distributed parallel surfaces of the electrode arrangements, so that the evacuated volume containing the electrodes is quickly filled with an Elaktronsn ion plascia that conducts a strong current * until the current reaches O
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wird» wodurch die Entladung unmittelbar gelöscht wird,is »whereby the discharge is immediately deleted,
Die Erfindung wird nun auch an Hand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beeahreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einselheiten oder Merkmale tsur Lttaung der Aufgabe in Sinne der Erfindung beitragen kennen und Bit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung auf genossen wurden. Ee seigernThe invention will now also be described in detail with reference to the accompanying drawings, all of which are based on friction and the elements or features shown in the figures to achieve the object within the meaning of the invention contribute to know and bit the will to patent in the application for have been enjoyed. Ee seigern
Tig. 1 einen Tertikalechnitt durch ein auelöebaree Gerät ■lt ortsfestes Spalt geatti der Erfindung,Tig. 1 a vertical technology through an external device ■ lt fixed gap geatti the invention,
fig« 2 einen Horisontaleohnitt länge der Linien 2-2 der Figur 1, wobei dl· Prieärelektroden nebeneinander liegen,fig «2 a horizontal wagon length of the lines 2-2 of the figure 1, where dl primary electrodes are next to each other,
Fig. J eine perspektivische Aneioht der sentralen Elektrodenanordnung naoh figur 1,Figure J is a perspective view of the central electrode assembly naoh figure 1,
flg. 4 eine andereertig« Aueftthrungsfors dea Vakuuasohalttrs,flg. 4 another finished «Aueftthrungsfors dea vacuum maintenance door,
Kg. 5 eine perspektivische Aneicht der Mittleren Elektrodenanordnung bei» Gerät nach figur 4»Kg. 5 is a perspective view of the central electrode assembly at »device according to figure 4»
figur 6 eine weitere Aueführungefora eines Takuuasohalters,Fig. 6 another form of a Takuuaso holder,
flg. 7 einen Horizontaleohnlttläng· den'linien 6-6, der den Ort der Elektroden bei· 8ohlle0en dee Btroakrslsee angibtβ und dieflg. 7 is a Horizontaleohnlttläng · den'linien 6-6 that specifies the location of the electrodes at 8ohlle0en · dee Btroakrslsee β and
flg. 8-10 andere Aueführungeforatn der Elektrodenanordnungen»flg. 8-10 other shapes of the electrode arrangements »
GenäS der figur 1 weist ein auelBsbaree Gerät alt einen Vakuuaepält eine evakuierte Hülle 1 und zv;ei PriDärelektrodenanordnungen 2 und 3 auf, von denen die eine in der Mitte und die andere außen vorgesehen let* Die mittlere Elektrodenanordnung 2 let perspektivisch mit allen Eineelhelten inAccording to FIG. 1, a removable device has a vacuum pen an evacuated envelope 1 and zv; ei primary electrode arrangements 2 and 3, one of which is provided in the center and the other on the outside let * The middle electrode arrangement 2 let perspective with all single parents in
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Figur 3 dargestellt und besitzt mehrere nach außen ragende, radiale, dünnwandige Flügel, deren Dicke, verglichen mit ihrer Länge und Breite, klein ist, und die etwa senkrecht zu einer Querebene gestellt und an ihren untersten Enden mit einer Platte oder Scheibe 5 verbunden sind, die auf einem Elektrodenstützkörper 6 gehaltert ist. Ein Horizontalschnitt durch die Elektrodenanordnung 2 der an den Linien 2-2 der Figur 1 ausgeführt 1st, zeigt in Figur 2 die Lage der Flügel 4, der Platte 5 und des Stützkörperβ 6, Die Schnittebene ist in diesem Fall eine Querebene, au der die Flügel 4 und etwa senkrecht stehen* Die Elektrodenanordnung 3. die auch ■it allen Einzelheiten in Figur 2 dargestellt ist, enthält einen hohlen, zylindrischen Körper 7 und mehrere nach innen ragende, radiale Flügel 8, die körperlich und elektrisch miteinander verbunden sind* Auch die Flügel 8 eind dünn; ihre Dicke ist ebenfalls im Vergleioh zu ihrer Länge und Breite klein, und sie stehen nahezu senkrecht auf derselben Querebene» Die Elektrodenanordnungen stehen dicht nebeneinander, so daß die einzelnen nach innen bzw* außen ragenden Flügel 8 bzw* 4 zwischen sich mehrere elektrisch parallel gesohaltete Durohschlagsspalten^bilden, die etwa dieselben Abmessungen besitzen. Die Flügel 8 laufen in der BUlIe 1 etwa über die gesamte Länge des Entladungsraumee, Die Flügel 4 sind etwas kürzer, um in dem Raum zwischen ihnen und den Abechiußwanden 11 und 12 eine unechte Bogenbildung zu unterbinden, da eich ja die letzteren auf demselben elektrischen Potential wie die Elektrodenanordnung 3 befinden« Aus praktischen Gründen entspricht die Länge der Flügel 4 mindestens der halben Länge der Flügel 8. Die Dicke der Flügel 4 und.8 let derart gewählt, dnß ihr spezifischer elektrischer Vflderetand nicht beträchtlich anwächst, aber eine große Zahl paralleler, primärer Durchsohlageepalte, von denen keiner durch äußerst große Stroadichten überlastet ist, in einem ziemlich kleinen Volumen ausgebildet werden kann.Figure 3 shown and has several outwardly protruding, radial, thin-walled wings, the thickness compared with their length and width, is small, and which are placed approximately perpendicular to a transverse plane and at their lowermost ends with a plate or disk 5, which is held on an electrode support body 6. A horizontal cut by the electrode arrangement 2, which is carried out on the lines 2-2 of FIG. 1, FIG. 2 shows the position of the wings 4, the plate 5 and the support body 6, the cutting plane is in this case a transverse plane on which the wings 4 and are approximately perpendicular * the electrode arrangement 3. also ■ it is shown in full detail in Figure 2, contains a hollow, cylindrical body 7 and several inwardly protruding, radial wings 8 which are physically and electrically connected to one another * The wings 8 and thin; their thickness is also in comparison with their length and Width is small, and they are almost perpendicular to the same transverse plane »The electrode arrangements are close to one another, so that the individual inwardly or outwardly protruding wings 8 or * 4 are several electrically parallel between them so-held Durohschlagsspalten ^ form, which are about the same Own dimensions. The wings 8 run in BUlIe 1 approximately over the entire length of the discharge space, the wings 4 are slightly shorter in order to create a false arching in the space between them and the Abechiußwanden 11 and 12 prevent, since I calibrate the latter on the same electric Potential like the electrode arrangement 3 are located «For practical reasons, the length of the wings 4 corresponds at least half the length of the wings 8. The thickness of the wings 4 and 8 is chosen to be more specific electrical Vflderetand does not grow significantly, but does have a large number of parallel, primary penetration gaps, none of which is overloaded by extremely large road densities, all in one fairly small volumes can be formed.
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nahezu zylindrische Seitenwand 10» die von der mit einer öffnung versehenen, oberen Abechlußwand 11 und der ähnlich ausgebildeten, unteren Abeohlußwand 12 verschlossen ist. Die Teile 10, 11 und 12 sind sanglich aus einem leitenden Metall, vorzugsweise Kupfer hergestellt. Sie Seitenwand kann dabei der zylindrische Körper 7 der äußeren Elektrodenanordnung^ ein; andrerseits kann auch die Elektrodenanordnung ait der Innenfläche der Seitenwand mechanisch und elektrisch verbunden sein<> Die öffnung in der oberen Absohlußwand 11 ist mit einer Auslöseelektrodenanordnung verschlossen, die eine Auslöseanode 15, eine Auslösekatode 14 und einen Auslöeespalt (nicht gezeigt.) enthält, um einen Impuls aus einem gasförmigen Ionen-Elektronenplasma oder verdampftes und ionisiertes Elektrodenmaterial zu liefern, so daß beim Zünden durch ein elektrisches Signal ein Durchschlag zwischen den Primärelektrodenanordnungen 2 und 3 erfolgt. Die Elektrodenanordnung 13 ist mit der Abechlußwand 11 hartverlötet und von einem leitenden Zylinder 16 umgeben, der ebenfalls mit der Abechlußwand 11 hartverlötet ist und eine eMctrieche Verbindung zwischen dieser und einem Anschlusstiick 17 bilden kann. Eine Zuleitung 18 geht mit Hilfe einer Isolierung 19 durch den Zylinder 16 hindurch und verbindet die Auslöseelektrodenanordnung 13 mit einer Quelle von Spannungsimpulsen (nicht gezeigt).almost cylindrical side wall 10 »that of the one with a opening provided, upper closure wall 11 and the like trained, lower Abeohlußwand 12 is closed. The parts 10, 11 and 12 are composed of a single conductive material Metal, preferably made of copper. You side wall can be the cylindrical body 7 of the outer electrode assembly ^ a; on the other hand, the electrode arrangement on the inner surface of the side wall can also be mechanical and be electrically connected <> The opening in the upper lower wall 11 is provided with a trigger electrode arrangement closed, which has a release anode 15, a release cathode 14 and a Auslöeespalt (not shown.) To a pulse from a gaseous ion-electron plasma or to supply vaporized and ionized electrode material, so that when ignited by an electrical signal a breakdown between the primary electrode assemblies 2 and 3 takes place. The electrode assembly 13 is brazed to the closure wall 11 and supported by a conductive cylinder Surrounded 16, which is also brazed to the Abechlußwand 11 and an eMctrieche connection between this and a connector 17 can form. A feed line 18 goes through the cylinder 16 with the aid of an insulation 19 and connects the trigger electrode arrangement 13 with a source of voltage pulses (not shown).
Der Stutzkörper 6 für die mittlere Elektrodenanordnung läuft durch eine öffnung 20 in der AbschluBwand 12 und durch ein mit Eisenbeschlag versehenes Durchschlagsschild 21 hindurch und ist von einer Abechlufischeibe 22 gehaltert, die an einer keramischen Ieolatorhülae 23 hermetisch angeschmolzen ist; die letztere ist ihrerseits mit Hilfe eines ringförmigen Abdichtflanscheβ 24 aus Giner Fernioo-Legierung an der Abechlußwand 12 angeeohmo&Beä. über eine Leitung 25 im Stützkörper 6 kann die Hülle 1 evakuiert werden; diese Leitung 25 wird von einer äußeren Röhre 26 fortgeführt,The support body 6 for the central electrode arrangement runs through an opening 20 in the closure wall 12 and through a penetration shield 21 provided with iron fittings through it and is supported by an Abechlufi disk 22, which are hermetically fused to a ceramic Ieolatorhülae 23 is; the latter is in turn made of Giner Fernioo alloy by means of an annular sealing flange 24 on the Abechlußwand 12 angeeohmo & Beä. over a line 25 in the support body 6, the envelope 1 can be evacuated; this line 25 is continued by an outer tube 26,
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di· durch das Ende dee Körpers 6 hindurchgeht und an einer Stelle 27 eum Verschluß der Hülle 1 abgekniffen iet,di · passes through the end of the body 6 and at one Point 27 is pinched off the closure of the cover 1,
Figur 4 ist ein Tertikaischnitt durch eine weitere Ausführung* form der Erfindung mit abgebrochenen Seilen, der der Figur 1 ähnlich 1st» An der Abschlufischeibe 22 iet ein in Längsrichtung biegsamer Balg 28 angeschweißt, hartverlötet oder auf andere Weise festgemacht und weist eine Kappe in fora eines ringförmigen AbschluSstüokes 29 auf, das rund üb den Stütüktfrper 6 hermetisch abgedichtet ist, un die vakuum dichte Hülle abzueohließen. Ein metallischer Ring 31 ruht in elektrischem und mechanischem Kontakt auf der Innenfläche der unteren metallischen Abschlußwand 12 und ist außerdem elektrisch ein Seil der Elektrodenanordnung 3.Figure 4 is a Tertica section through another version * form of the invention with broken ropes, the FIG. 1 is similar to that on the closing disk 22 there is an in Longitudinal flexible bellows 28 welded on, hard-soldered or otherwise fastened and has a cap in fora an annular AbschluSstüokes 29, the round over the support body 6 is hermetically sealed, and the vacuum dense shell to be poured off. A metallic ring 31 rests in electrical and mechanical contact on the inner surface of the lower metallic end wall 12 and is also electrically a cable of the electrode arrangement 3.
Bas Gerät der Figur 4 kann ebenfalls durch die mittlere 'Leitung 25 des Stutzkörpers 6 evakuiert werden und bildet einen Vakuumschalter oder Stromunterbrecher. Im Betrieb werden die beiden primären Kontakte durch einen 8toß nach unten auf einen ringförmigen» das untere Ende des Stütrkörpere 6 umgebenden Flansch 30 susammengebraoht, wodurch ein Stromkreis geschlossen wird. Aa Ände der Bewegung nach unten sohlagen nämlich die unteren Kanten der naoh außen ragenden Flügel 4 auf den Kontaktring 31 und stellen die elektrische Verbindung her. Wenn auch eine beliebige Anzahl Kontaktflügel Anwendung finden kann, wird der Kontakt an allen Punkten swischen den Flügeln 4 und dem Ring 31 erleichtert, falls nur drei Flügel aus dem mittleren Pfosten heraueragen. Der eu schaltende etromkreis ist an diesem Gerät angeschlossen} der eine Anschluß befindet sich am unteren Ende des Stützkörperβ 6, wie durch einen Pfeil dargestellt ist; der andere kann an einem Ring 33 vorgesehen sein, der außen an der unteren Absohlußwand 12 festgemacht ist, wie duroh einen Pfeil 34 angedeutet 1st. Zwisohen diesen beiden Klemmen kann eine Wechselepannungsquel-Ie in Reihe oder parallel geβchaItet sein.The device of Figure 4 can also be through the middle 'Line 25 of the support body 6 are evacuated and forms a vacuum switch or circuit breaker. In operation, the two primary contacts are followed by an 8toß down on an annular »the lower end of the support body 6 surrounding flange 30 sebrewed together, whereby a circuit is closed. Aa Change according to the movement the bottom of the soles was the lower edge of the near outside protruding wing 4 on the contact ring 31 and establish the electrical connection. Even if any number Contact wings can be used, the contact is facilitated at all points between the wings 4 and the ring 31, if only three wings protrude from the center post. The eu switching etromkreis is on this one Device connected} one connection is located at the lower end of the support body 6, as indicated by an arrow is shown; the other can be provided on a ring 33 which is fastened on the outside of the lower lower wall 12 is as indicated by an arrow 34. Between These two terminals can be an alternating voltage source be connected in series or in parallel.
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*A0 * A0
Um den Stromfluß durch das Gerät zu unterbrechen; wird der Stutskörper 6 in Längsrichtung so weit nach oben geschoben» wie es dor SaIg 28 zuläßt« wobei sich die unteren Teile der Flügel 4 von der oberen Fläche des Kontaktringes 31 trennen« Zwischen diesen Flügeln und dem Kontaktring werden hierdurch zahlreiche Bögen gezogen, Da der Stromvreg durch den StUtE-körper 6, die Elektrodenanordnung 2, den Bogen* den Kontaktring 31, die untere Abschlußwand 12 und den Flansch 30 einen Kreis bildet j bewirken die magnetischen Kräfte eine Flußkonzentration in der Mitts des Kreisesf die den Bogen nach oben zwischen die Fitigel der nach innen ragenden» äußeren Elektrodenanordnung und dar nach außen ragenden 9 inneren Elektrodenanordnung drängt; so daß die gesamte Flügeloberfläche als Kontaktflächen für die elektrischen Bögen zur Verfügung stehenrTo interrupt the flow of current through the device; the mare body 6 is pushed up in the longitudinal direction as far up "as the SaIg 28 allows" with the lower parts of the wings 4 separating from the upper surface of the contact ring 31 Stromvreg through the StUtE body 6, the electrode arrangement 2, the arc * the contact ring 31, the lower end wall 12 and the flange 30 forms a circle j the magnetic forces cause a flux concentration in the middle of the circle f which the arc up between the Fitigel pushes the inwardly protruding »outer electrode arrangement and the outwardly protruding 9 inner electrode arrangement; so that the entire surface of the wing is available as contact surfaces for the electrical arcs
Der Ort der elektrischen Anschlüsse für die Stromleitung beim Gerät nach Figur 4 let äußeret bedeutungsvoll» Wenn auch erkannt worden ist, daß die Unterteilung der Ho cha tr einbögen in zahlreiche Abschnitte; die sowohl in Reihe al« auch parallel liegen können; in diesen Geräten wünschenswert ist« ist eine solche Unterteilung bislang tatsächlich nie erreicht worden·. Bin System, in dem der anfängliche Bogen zwischen zwei Elektroden überschlägt und auf ein anderes Elektrodbnpear übertragen wird, ist nur schwierig zu erstellenf da der Bogon Biete dan Ort der niedrigsten Energie suchte Hier werden ober die vom Bogen nelbat «rzeuetsn* magnetischen Kräfte j η neuartiger Weioe ausgenutzt» uas den Bogen in dem Eaum zwischen die kammartig verzahnten, radialen Flügel zu drängen, diey abgesehen von einer geringen Verschiebung in l'ängiirichtung zueinander, im venentlichen ortsfest bleiben« eo ßaß im Estrieb die bogenbildenden Flächen etwa paiallol sinC- Yfaxm dip Anschlüsse andrerseits in Längsrichtung an d^r Achse dee Geräts nach Figur 1 angebracht sind und die Augn.-tru*iij der Flügel vereuclit wird;.würden die ircThe location of the electrical connections for the power line in the device according to FIG. 4 is extremely significant. Even though it has been recognized that the subdivision of the ho cha tr bends into numerous sections; which can be either in series or parallel ; in these devices it is desirable «such a subdivision has actually never been achieved so far. Bin system in which the initial arc between two electrodes rolls over and is transferred to another Elektrodbnpear is difficult to create f since the Bogon Offer dan location of the lowest energy sought Here j above the * magnetic from the bow nelbat "rzeuetsn forces η novel Weioe »utilized to urge uas the sheet in the Eaum between the comb-toothed radial wings y except for a slight shift in l'ängiirichtung to each other remain, in venentlichen stationary" eo Ssass in Estrieb the arc-forming surfaces is about paiallol sinc Yfaxm dip connections on the other hand in the longitudinal direction are attached to the axis of the device according to Figure 1 and the Augn.-tru * iij of the wing is vereuclit ; .would the irc
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ORIGINALORIGINAL
Gleichgewicht stehenden Magnetfelder, die von anfänglichen» ewiechen den Flügeln 4 und den Ring 31 gezogenen Bogen aufgebaut sind, den ursprünglichen Bogen daran hindern, daß er von einer magnetischen oder anderen Kraft in die Spalte ewiechen den Flügeln 4- und 8 gebracht wird« Sobald die Entladung zwischen den Elektrodenanordnungen 2 und 3 verteilt ist, werden keine Elektrodenbrennflecke mit hoher Stromdichte, insbesondere keine zerstörende Anodenbrennflecke gebildet, und die gesamte innere Oberfläche der Hülle innerhalb des Bogenbereiches ist mit einem gasförmigen Plasma gefüllt, das die Elektrizität zwischen der äußeren und inneren Elektrodenanordnung leitete Der Stroefluß dauert so lange an, bis erstmals die Stromstärke 0 erreicht wird, worauf der Bogen erlischt und die verdampften Metalle, die die Leitungeträger des Strome bilden, an den kalten Wänden kondensieren, so daß das starke Dielektrikum des Vakuums zurückkehrt und weiterhin die hohen« aber zu« lässigen Spannungen unterbricht«Equilibrium standing magnetic fields, built up by the initial arc drawn like the wings 4 and the ring 31 prevent the original sheet from falling into the crevices under the influence of a magnetic or other force the wings 4 and 8 is brought «as soon as the discharge is distributed between the electrode assemblies 2 and 3, no electrode focal points with high current density, in particular no destructive anode spots formed, and the entire inner surface of the envelope within the arch area is filled with a gaseous plasma that carries electricity between the outer and inner electrode assemblies The Stroefluß continues until the first time the Current strength 0 is reached, whereupon the arc extinguishes and the vaporized metals, which form the line carriers of the current, condense on the cold walls, so that the strong dielectric of the vacuum returns and the high "but too" interrupts casual tension "
In Figur 5 ist perspektivisch die mittlere Elektrodenanordnung mit den nech außen ragenden, radialen Flügeln 4 für das Gerät der Figur 4 dargestellte Biese Anordnung stimmt mit der nach Figur 3 nahezu überein, wenn man von der unteren Scheibe 5 absieht, und übernimmt praktisch dieselben Funktionen*In FIG. 5 is a perspective view of the central electrode arrangement with the radial blades 4 for the device, which project outwardly The piping arrangement shown in FIG. 4 corresponds almost to that of FIG. 3, if one disregards the lower pane 5, and takes on practically the same functions *
In Figur 6 ist ein« andere Ausführungsform der Erfindung zu sehenj dieser Vakuumschalter ist in Abhängigkeit von einer Drehbewegung der mittleren Elektrodenanordnung aus einer Stellung, in der eine elektrische Verbindung besteht, in eine Lage bewegbar, in der der Stromkreis unterbrochen ist« Die obere Absehlußwend 11 ist geschlossen und die untere von einer scheibenförmigen, mit einem oberen Flansch und einer öffnung versehenen Platte 36 gebildet, Die Teile 1 und 11 bestehen aus einem äußeret gut leitenden Materialr Z0Br Kupfer und die Platte 36 aus einem gaaundur einlass igen f isolierenden Dielektrikum, Z3Bc einer lonerdekeramik«Sie ist an der zylindrischen Seitenwand 1 mit Hilfe eines abdichi?enden Ringflanechee 37FIG. 6 shows another embodiment of the invention. This vacuum switch can be moved from a position in which there is an electrical connection to a position in which the electrical circuit is interrupted as a function of a rotary movement of the central electrode arrangement is closed and the bottom formed by a disc-shaped, provided with an upper flange and an orifice plate 36, the parts 1 and 11 are made of a äußeret highly conductive material r Z 0 Br copper and the plate 36 of a gaaundur inlet strength f insulating dielectric , Z 3 Bc of an ion earth ceramic. It is attached to the cylindrical side wall 1 with the aid of a sealing ring flange 37
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Bad orig/mAl Bad orig / m Al
festgemacht, der vorzugsweise aus einer Pernico-Legierung hergestellt ist» Bine vakuumdichte lagerhülae 38, die eine begrenzte Drehung dar mittleren Elektrodenanordnung zuläßtf ist Qit dem Stützkörpar 6 verbunden und an diesem abgediohtetj an der keramischen AbsshluSplatte 36 ist sie mit Hilfe einer ringfUrmigan Keramik-Hetall-verschmelzung 39 luftdicht abgaschloβaan, Eine elektrische Verbindung alt den PrimSrelektroden entsteht dadurch, SaS ein Kontakt am Sttttzkörper 6, wie durch einen Pfeil 40 angegeben ist, und an einem Ansatz 41 der zylindrischen Seitenwand 1 hergestellt wird, wie durch einen Pfsil angsdeutst ist« Wine Weehaelstromquelle 43 und eine Impedanz (nicht gazeigt) kunnen in Reihe oder parallel zwischen diesen Funkten angeschlossen sein·fixed, which is preferably made of a Pernico alloy »Bine vacuum-tight bearing sleeve 38, which allows a limited rotation of the central electrode arrangement f is connected to the support body 6 and sealed to this on the ceramic cover plate 36 with the help of a ring-shaped ceramic metal - Fusion 39 airtight sealed off, an electrical connection between the primary electrodes is created by establishing contact on the support body 6, as indicated by an arrow 40, and on a shoulder 41 of the cylindrical side wall 1, as is indicated by a arrow, "Wine Weehaelstromquelle 43 and an impedance (not shown) can be connected in series or in parallel between these points
Sobald das Gerät bis auf ainen Druck von weniger als 10"* mm Hg evakuiert ist, wird es durch eine geringe Drehung der siittleren Elektrodenanordnung aus der Stellung9 in der sich die Elektroden nahezu berimrsn (Figur 7) und den Stromkreis schließen in die Lage gebracht» in dar der Stromkreis unterbrochen istο ßamäS figur 1 bssteht der Kontakt zwischen den angeachlDsöäxien d minen Kontakt flügeln, die sämtlich an den sich b&L*üh:?<mtl3n Händern etwa Bankrecht zur selben Querebene 8t@hsn« um den Kontaktborgich zu vergrößern, sind die inneren und äußoran Plügel an ihren Enden abgeschrägt, um sich an dem benachbartem Plügel glatt anzulegen zu können3 Längs dieser abgeschrägt m ?läühsn vrsrden beim Trennen der Elektroden zahlrsicha parallele BBgen gezogen» Wenn der Bogenstrom an wächst, breitet »ich dia Entladung im wesentlichen über die gesamt® 0\ανίΤά:Λ\3 dar Flügel aus, die die einzelnen Teil© der Elektrodenanordnung bilden« Wenn das Gerät in der anderen Stellung den Stromkreis unterbrichts entspricht der Querschnitt durch die Elektroden etwa demjenigen, der in Figur 2 g^^aigt ist ο Ώα der Bogen bei der Abnahme der Sti-onstärlce auf Null ?3rlis3itT waa bei Zuführung eines Wechselstroms von 60 Hz in waniger als alle 8 msec geschieht, be-As soon as the device is evacuated to a pressure of less than 10 "* mm Hg, it is brought into position by a slight rotation of the central electrode arrangement from position 9 in which the electrodes are almost open (FIG. 7) and the circuit closes »In which the circuit is interrupted o ßamäS figur 1 bsst the contact between the angeachlDsöaxien d mine contact wings, all of which are on the b & L * üh:? the inner and äußoran Plügel chamfered at their ends in order to abut the adjacent Plügel smooth to 3 along this sloping m? läühsn vrsrden when separating the electrode zahlrsicha parallel BBgen pulled "When the arc current increases, spreads" I dia discharge substantially over the total® 0 \ ανίΤά: Λ \ 3 dar wings, which form the individual parts © of the electrode arrangement «If the device interrupts the circuit in the other position maybe s corresponds to the cross section of the electrodes about the person who g in Figure 2 ^^ is aigt ο Ώα the sheet during the acceptance of the STI onstärlce to zero? 3rlis3it T waa when supplied with a alternating current of 60 Hz in waniger than every 8 msec happens,
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steht nicht genügend Zeit» die Flügel weit genug au trennen, so daß sich der Sogen sv/ischen der Rückfläche einos beweglichen Flügels und des· Rückfläche das benachbarten» ortefeaten Flügels ausbrsitet* Saher entstehen Bugen 60 nur bei der in Figur 8 veranschaulichten Ausführungsforn, In anderen Spalten v/erden keine Bögen wegen der Tatsache hervorgerufen» daß die Spalte nicht auf die erforderliche Spaltlänge gebracht werden künnanr bei der Bögen in weniger als β msec überschlagen« Sie Aus führung* form ds:: inneren und äußeren Elektrodenanordnung nach Figur 3 bietet sine größere Beruhrungafläche in der dan Stromkreis achlioGenden Lage dar. Bei der Drehbewegung dar mittleren Elektrodenanordnung naoh Figur 6 entsteht ein solcher Elektrodenabstand, daß eine unbegrenzte Zahl paralleler Strombahnen nicht nur -'artikel längs einer Berührungslinie zwischen einem passenden Blektroöanpaar, sondern auch horizontal längs der gesamten Elektrodenflache zustand©kommt» Geaäfl Figur 8 haban die nach innen ragenden, äußeren Elektroöenflügel die gestalt dünner, abgestumpfter Priamen, die in Richtung der längsaehs^izusam« ■anlaufen,, In ähnlicher Weise haben die nach außen ragenden« radialen Elektrodanflügel ebenfalls die Gestalt dünner, nach innen gerichteter, abgestumpfter Prismen^ die am mittler en Pfosten festgemacht sind, so daß die beiden ElektrodsnflÜ-gelarten glatt gegeneinendsr anliegen, wenn vom Gerät der Stromkreis geschlossen wird. Wann auch der Stromunterbrecher nach Figur 6 durch eine radiale Bsv/agung in Betrieb genommen wird» kann die Elektrodenanordnung; deren Querschnitt in Figur 8 au sahen ist, in ähnlicher Waise für die Aus führung aform nach den Figuren 1 und 4 verwendet werden*If there is not enough time to separate the wings far enough so that the suction of the rear surface of a movable wing and the rear surface of the adjacent ortefeatable wing are spread out other columns v / ground no arches because of the fact caused "that the column are not brought to the required gap length künnan r on the sheets in less offers than β msec overturn" She leadership Off * form ds :: inner and outer electrode arrangement of Figure 3, It is a larger area of contact in the position adjacent to the electric circuit. When the central electrode arrangement is rotated, as shown in FIG Electrode surface state © comes »Geaäfl Figure 8 haban die nach inwardly protruding, outer electric furnace blades have the shape of thin, truncated prisms, which converge in the direction of the longitudinal direction The posts are fastened so that the two types of electrodes are flush against one another when the circuit is closed by the device. When the circuit breaker according to FIG. 6 is also put into operation by a radial bias, the electrode arrangement; the cross-section of which can be seen in FIG. 8, can be used in a similar orphan for the execution aform according to FIGS. 1 and 4 *
Obgleich ein großer Vor soil der Erfindung darin besteht, im ßleichgewiafri; miteinander stehende Magnetfelder zu erreichen* sobald dar Bog^k über dia Flügelfläalisn der ?rimäralektroden verteilt ist. und diese Wirkung für eine Mittlere und eine konzentrische UmfangselektrodenanordnungAlthough a great advantage of the invention is im ßleichgewiafri; to achieve interrelated magnetic fields * as soon as the bog ^ k over the wing surfaces of the peripheral electrodes is distributed. and this effect for one Center and one concentric circumferential electrode array
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vorteilhaft ist, können auch noch nit anderen Anordnungen gewisse Vorteile erhalten werden»is advantageous, can also nit other arrangements certain advantages will be obtained »
Die sahlreichen parallelen Bögens die gleichzeitig «wischen verschiedenen Abschnitten der Priraärelektrodenpaare überschlagen, können erhalten werden, wenn die Priaärelektroden des Gerätes Bit einer Anordnung katmnartig ineinander greifender flügel versehen werden,, wobei die Flügel abwechselnd tin Abschnitt der gegenüberstehenden Primärelektroden sind«The sahlreichen parallel arches beat s at the same time "wipe various portions of the Priraärelektrodenpaare, can be obtained when the Priaärelektroden the unit bit can be provided an arrangement katmnartig intermeshing wings ,, wherein the wing portions are alternately tin of the opposed primary electrodes"
Bei der Anordnung nach Figur 9» die einen Vakuumschalter etigt, ist eine primäre Bogenelektrode 50 mit einen eylindrieentη Metallteil 51 vorgesehen, in den in gleichen Abständen ebene, nit einer Öffnung versehene, dünne Flügel 52 quer sur Längsachse angeordnet 'sind und etwa senkrecht eur selben Querobene stehen« Eine andere Primärelektrode 53 weiot einen mittleren Pfosten 54 und mehrere in gleichen Abständen voneinander getrennter dünne, querstehende Flügel 55 cuf, die auch nahezu senkrecht rur selben Querebene stehen» Die Hülle 1st durch eine mit einer öffnung versehene Absohlufikappe 56» eine isolierte Hülse 57 und einen biegsamen Balg 5B verschlossen, die ein feil einer hermetisch abgedichteten Hülle sindο In üblicher Weise beeitet dieses Berät eine Zylindersymmetrie, obgleich es auch rechteckig sein kann, Ia leteteren Falle t'äre es evreokdienlioher, wenn die dünnen Flügel von der einen Seite aus in die Flügel der anderen Seite hineingreifen« Diejenigen Flügel, die sich schließlich abnutzen würden, können dann auf unkostspielige Welse entfernt warden, um die Lebengdauer de« Gerätes zu verlängern, Ein Vertikalechnitt durch diese Ausführungsform ist in Figur 10 dargestellteIn the arrangement according to FIG. 9, which produces a vacuum switch, a primary arc electrode 50 is provided with a cylindrical metal part 51 in which flat, thin wings 52 provided with an opening are arranged transversely to the longitudinal axis and approximately perpendicularly Transversely standing "Another primary electrode 53 has a central post 54 and several equally spaced thin, transverse wings 55 cuf, which are also almost perpendicular to the same transverse plane." The cover is insulated through an opening cap 56 " 57 and closed by a flexible bellows 5B, which are part of a hermetically sealed envelope o In the usual way, this adviser achieves a cylindrical symmetry, although it can also be rectangular, Ia last case it would be better if the thin wings from one side to reach into the wings on the other side «Those wings that finally fit together would wear h can then warden removed unkostspielige catfish, to extend the Lebengdauer de "device, a Vertikalechnitt by this embodiment is shown in Figure 10
Bei allen AuefUhrungeformen do:-: Brfindung ist das die Elektroden bildende Material äußeret gut leitend und hat einen angeoeaeeaen hohen Dampfdruck dewit der Bogen, sobald erWith all execution forms do: -: This is the electrode The forming material is extremely conductive and has a angeoeaeeaen high vapor pressure dewit the bow as soon as it is
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gezogen ist, aus Metallionen aufgebaut ist, die aus dem Elektrodenmaterial herausgelöst werden. Unter diesen Betriebsbedingungen läßt eich das Gerät bei einer Stromunterbrechung schnell entionisieren und wieder bereitstellen; beim Auftreten der Stromstärke O wird nämlich der Bogen abgerissen, und die Netallionen wandern unmittelbar zur näohsten kalten Oberfläche, kondensieren und werden aus der Hülle entfernt{ so daß wieder das starke Dielektrikum des Vakuums entsteht. Ein solchee Material ist Kupier oder Silber„ Sie für die Hülsen angewendete Keramik let gasundurchlässig und besitzt eine hohe Durchschlagsfestigkeit, z.3o die Keramik V-200 von Coor, die amerikanische Lava !-164 oder eine Porsteritkeramiko Das Material für die Metallelektroden soll derart frei von allen Gasen und gasbildenden Steffen sein» daß bei wiederholter Bogenbildung ein Druck von 10"* mm Hg oder weniger leicht aufrechterhalten werden kann» Dies bedeutet, daß die Konzentration aller Gase und gasbildender Bestandteileis drawn, is made up of metal ions that are leached out of the electrode material. Under these operating conditions, the device can be quickly deionized and made available again in the event of a power failure; When the current strength O occurs, the arc is torn off, and the metal ions migrate directly to the closest cold surface, condense and are removed from the envelope { so that the strong dielectric of the vacuum is created again. Such a material is copper or silver. “The ceramic used for the sleeves is impermeable to gas and has a high dielectric strength, e.g. the V-200 ceramic from Coor, the American Lava! -164 or a porsterite ceramic. The material for the metal electrodes should be so free be of all gases and gas-forming Steffen »that with repeated arc formation a pressure of 10" * mm Hg or less can easily be maintained »This means that the concentration of all gases and gas-forming constituents
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auf weniger als 10 herabgesetzt werden muß*must be reduced to less than 10 *
Bei den Geräten gemäß der Erfindung weisen die Elektrodenaufbauten große Flächen auf % über die sich der Bogen nach seiner Zündungjdurch eine Injektion eines Impulses in Form eines ionisierten Plasmas oder durch eine Bewegung zur Stromkreisunterbrechung leicht ausbreiten kann, ohne daß insbesondere an der Anode örtliche Brennflecken geoilaet werden» Die örtlichen flecken von hoher Stromdichte verursachen nämlich das zerstörende Schmelzen und begrenzen somit die Möglichkeiten der Stromführung und leistungehandhabung und die Frequenz, mit dor die Geräte betrieben werden können,With the devices according to the invention, the electrode assemblies have large surfaces% over which the sheet can easily spread of a pulse in the form of an ionized plasma, or by a movement to open circuit after its Zündungjdurch an injection without having to be geoilaet particular at the anode local focal spots »The local spots of high current density cause the destructive melting and thus limit the possibilities of current conduction and power handling and the frequency with which the devices can be operated.
TJm starke Wechselströme bei einer hohen Spannung zu unterbrechen, besitzen die einseinen flügel aus Kupfer bei der Aueftthrungsform nach figur 1 eine Länge von 13,3 cm, eine Breite von 5 cm und eine Dicke von 0,65 cm; sie werden mit «ines SpiteenstroB von 170 000 A bei einer Spannung von annähernd 35 000 V während eines halben Zyklus belastet,In order to interrupt strong alternating currents at a high voltage, the single wings are made of copper Aueftthrungsform according to Figure 1 a length of 13.3 cm, a Width of 5 cm and a thickness of 0.65 cm; They will with «A household electricity supply of 170,000 A at a voltage of loaded approximately 35,000 V during half a cycle,
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ohne daß an den beiden Elektroden ein grobes Schneisen auftritt» Ein Faktor, der hierzu beiträgt, ist die Elektrodengestalt, bei der alle magnetischen Kräfte, die auf den StroufluB durch den Spalt zurückzuführen sind, ins Gleichgewicht gebracht sind, so daß keine Neigung vorhanden ist, die Entladung in radialer oder axialer Richtung zu treiben, wie es häufig bei den bekannten Unterbrechern der Pail ist, bei denen man schnell den Bogen auslöschen möchte<> Hierdurch wird die Konzentration des Stromes in einem speziellen Bereich vermieden und der Aufbau zerstörender Elektrodenbrennfleoke insbesondere an der Anode unterbunden.without a rough aisle appearing on the two electrodes » One factor that contributes to this is the shape of the electrode, which has all of the magnetic forces acting on the StroufluB through the gap are brought into equilibrium so that there is no tendency to discharge the discharge to drive in the radial or axial direction, as is often the case with the known breakers of the Pail whom you want to quickly erase the arc <> This makes the concentration of the current in a specific area avoided and the build-up of destructive electrode focal points especially prevented at the anode.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |